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十年一剑 大亚湾中微子实验令世界瞩目

作者: 澳门银河赌钱注册 来源:澳门银河开户 发布时间:2019-08-17

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十年一剑 大亚中微子实验令世界瞩目  
 

开栏的话 国之大事,首重科技。70年来,中国科技呈现出赶超世界强国的气魄。一次次科学突破,一件件工程问鼎,澳门银河赌钱注册,令人喜悦,令人感动。深埋山底的中微子探测器、九天之上的量子通信机……每一次闪烁,每一声嘀嗒,都是为新中国前进的步伐计数。70年来,中国科技的高光时刻频现,在此,本报特开设“科技创新70年·历程”专栏,让我们一起回顾中国科技发展征程上的精彩故事。

2012年3月8日,中科院高能物理研究所的报告大厅里,所长王贻芳宣布:中微子的第三种振荡模式被发现了!大厅里掌声雷动;1小时内,贺电与欢呼声从世界各地飞来。大亚湾中微子实验的成功,被称为新中国成立以来最重大的实验物理成就。

赢下这次强手如林的冲刺赛,中国科学家们不禁感慨十年来的酸甜苦辣。

上天眷顾有准备的人

2003年秋天,深圳东边40公里,来自北京的几位物理学家登上了海边的排牙山。

山上树木葱茏,也遮不住嶙嶙的花岗岩。近在咫尺,是大亚湾核电站灰色水泥外壳的4座反应堆。

物理学家难抑兴奋:核电站旁边有这样一座小山,难道是上天眷顾中国高能物理学界——核电站放出海量的中微子,可供测量;几百米厚的山体隔绝宇宙射线的干扰。

21世纪初,中微子成为高能物理学的宠儿。难以测量的它,寄托了解决宇宙基础谜题的希望。随着国际上看好中微子研究前景,俄、法、美、日、韩等国相继提出8个测量“中微子第三种振荡”方案。

此时,中科院高能所的王贻芳、曹俊拿出自己的人才基金,加上高能所特批的100万元,开始中微子实验的选址勘测。2003年,他们听说深圳大亚湾核电站边有座小山,立刻来勘查。

登上排牙山之前,他们的脑子里已有了主意:不造大探测器(当时认为只有体积大才能提高精度),而是做成几个小的、模块化的探测器。这样便于实验中探测器的远近点交换,而且运进去不需要太大的隧道,便于施工。

事实证明,大亚湾设施虽然完工晚于竞争对手,但由于探测器体积小,洞外安装完毕,运进去稍加调试就能工作。而且多模块探测大大降低了实验误差。

无私合作成就大科学工程

在科学家的论证和联络下,最终科技部、中科院、国家自然科学基金委、广东省、深圳市和中国广东核电集团共同出资1.57亿元,加上美国能源部出资3400万美元,大亚湾实验成为当时中国基础科学领域最大的项目。

中科院高能所在深圳无土地、无法人资格,不能向市政府申请开工。协调决定,以中广核集团的名义申请建设,深圳政府予以支持。

科学家备受感动:中微子实验不会为深圳市和中广核集团带来利润,只带来无限多的麻烦。而中广核集团慷慨出资3500万元。“大亚湾实验开创了国家、地方政府、企业及国际合作共同支持基础研究的先例。”中科院高能所原所长陈和生院士说。

“为了核电站的安全生产,我们必须要让爆破量达到最小。”工程项目经理车红星说,最小的一次爆破仅使用了200克炸药。

“为了执行核安全标准,我们的隧道建设延长了约2年。”大亚湾实验总工程师庄红林说,这次工程实施了近3000次爆破,开掘了3000米地下隧道和5个地下实验厅。

中心探测器钢罐,直径5米、高5米,壁厚仅1厘米,变形要在1毫米以内。广东中泽重工公司的洪紫林说,他们进行了80多次焊接试验,一个20吨的钢罐“用了一年多时间才完成”。

“成本是正常产品的7倍,单论这个项目我们是亏了钱的。”洪紫林说,“但我们能参与到国家项目中很荣幸。”

中国制造质量无可挑剔

实验中关键的“闪烁液体”,是中科院高能所自己研发配制的。要让钆与烷基苯混合起来,长期透明,很难。法国的实验,液闪100天就浑浊,实验被迫终止。大亚湾的科学家经过几年摸索,才把液闪配方的稳定流程搞清楚。他们掺入0.1%的一种稀土元素,缩短了中子的俘获时间同时降低噪声。

同一实验厅放置2—4个全同探测器进行对比测量,这个方案曾被美国合作方激烈质疑。最后证明中国人的想法是大胆而正确的。

装配大厅的水泥地面建设完工后,来自美国的科学家,趴在地上一寸一寸用硬木敲击,侧耳倾听,保证地面没有一点点空隙,以确保设备的安装质量。他们发现“中国人的施工质量无可挑剔”。

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